浙工大彭永武教授《JACS》:共价有机框架，亚化学剂量连接调控材料拓扑结构与功能化学术资讯

JACS：共价有机框架，亚化学剂量连接调控材料拓扑结构与功能化

《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）是由美国化学会创办的化学类顶级期刊，JCR一区，最新影响因子为15.419。

文章内容概要：

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一类由共价键连接的多孔结晶性材料，具有高度有序的孔道结构和高比表面积，在气体吸附及储存、非均相催化、光电转换、能源存储及转换领域有着广阔的应用前景。在结构开发方面，现在COF的研究主要是基于构筑单元化学计量完全连接的基础上，通过功能构筑单元的对称组合实现材料的拓扑调控和功能化，由于有机构筑单元空间对称组合的有限性，新结构的开发受到了很大的制约。

近日，浙江工业大学材料科学与工程学院先进材料研究中心彭永武博士和中科院福建物质结构研究所/厦门稀土材料研究所卢灿忠团队吴晓伟博士等利用C6对称性六节点醛基单体分别同C2/Td四连接氨基单体首次报道了具有亚化学剂量连接的二维（2D）sql和三维（3D）pts拓扑结构的COFs材料（如图1所示）。基于构筑单元亚剂量连接的特异性，其中3D pts COF 形成了目前罕见的三维非穿插pts 拓扑结构，并获得了至今报道三维亚胺类的最高的比表面积（3478 m2/g）;另外，由于构筑单元亚剂量连接所形成的特殊结构和带来的暴露的未连接醛基基团，这两个材料在CO2、C2H2、CH4等气体的吸附中均有优异的表现。同时，作者还用巨正则蒙特卡罗法（GCMC）模拟对材料的优势吸附位点和吸附焓进行了计算，以乙炔和二氧化碳为例阐释了产生高效吸附的微观机制。

图1. 亚化学剂量连接二维(2D) sql和三维(3D) pts COFs 材料的合成策略，空间拓扑结构

（Originate from: https://doi.org/10.1021/jacs.1c03739）

作者最后总结到，探索新的拓扑结构和功能化对于COF材料的发展有着积极的推动意义。相对于目前研究较为广泛的构筑单元完全连接的COFs材料，构筑单元的亚剂量连接将为COFs材料的拓扑结构和功能化研究提供更多可能性，对这一特性的运用将是COFs材料研究的一个重要发展方向；另外，构建和分析亚化学计量COF材料结构的能力代表着COFs材料研究向理性迈出了坚实一步，同时也提醒我们要非常谨慎分析那些由高对称/多连接位点的构筑单元组合而成的COFs的晶体结构。

本研究工作得到了浙江省钱江人才D类和浙江工业大学“运河青年学者”启动基金的资助，并感谢浙江工业大学材料学院“浙江省领军型创新创业团队”的支持。

该研究工作也得到了中科院战略研究计划、重点前沿研究计划、厦门科技计划和江苏省自然科学基金和博士后基金的大力支持。

浙江工业大学材料科学与工程学院陈良俊和龚成涛为本文共同第一作者，彭永武和吴晓伟博士为本文通讯作者。

作者简介

彭永武

彭永武，2013年毕业于上海交通大学，获工学博士学位，现为浙江工业大学材料与工程学院朝晖特聘研究员（运河青年学者）。主要从事材料化学学科领域的科学研究工作，重点聚焦新型多孔晶态材料组装理论及催化和器件应用研究。已在包括Nat. Commun.、Sci. Adv、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等在内的国际期刊上发表SCI论文34篇，ESI前1%高被引论文4篇，引用3000余次, H因子22。